Kan avfinning og rengjøring utføres i én maskin? Integrerte avfinner- og rengjøringsløsninger

Oversikt

Maskinbearbeidingskantutvekster kan virke ubetydelige, men de kan bli en alvorlig forurensningskilde under montering og drift.

Kantutvekster som oppstår rundt hull, kanter og kryssende kanaler kan løsne seg under håndtering av komponenter eller drift av utstyr. Når de først er løsnet, kan disse partiklene trenge inn i oljekanaler, hydrauliske systemer eller presisjonsflater som skal sitte tett mot hverandre.

Tradisjonelt utføres avkantning og rengjøring på separate maskiner. Arbeidsstykket må overføres fra avkantingsprosessen til rengjøringsprosessen, noe som skaper ekstra håndtering, potensiell skade og muligheter for ny forurensning.

En integrert avkantings- og rengjøringsmaskin kombinerer de to prosessene til ett enkelt produksjonssystem.

I denne artikkelen forklares hvordan den kombinerte prosessen fungerer, vanlige avkantingsmetoder sammenlignes, og det undersøkes hvor en integrert avkantings- og rengjøringsløsning kan gi verdi.

1. Hvorfor er maskinbearbeidingskantutvekster en forurensningskilde?

Maskinbearbeidingsprosesser genererer vanligvis kantutvekster rundt:

• Hullåpninger
• Slipte kanter
• Kryssende hull
• Oljekanaler
• Nokkakselboringer
• Krumtaktslagerboringer
• Sylinderbor

Selv om disse burrane er små, kan dei bli fritt flytande partiklar under seinare montering eller drift.

Ein burr kan løysa seg under handsaming av komponenten og forureina ei allereie rein overflate eller oljekanal. Ein fastsittande burr kan òg løysa seg seinare på grunn av vibrasjon under driften av utstyret.

For komponentar som vert nytta i motorar, hydrauliske system og andre presisjonsmonteringar kan dette direkte påverka reinheitsytelsen.

Som følgje av dette kan reinheitskrava omfatte ikkje berre restforureining etter vekt, men òg krav til burrfjerning og partikelgenerering .

Ein konvensjonell produksjonsrutine er:

Burrfjerningsmaskin → Overføring → Reiningsmaskin

Et integrert system endrer dette til:

Avfasing → Rensing → Tørking

i samme utstyr.

2. Tre problemer med separat avfasing og rensing

2.1 Ekstra overføring av arbeidsstykker

Komponenten må overføres mellom to maskiner.

For nøyaktig bearbeidede komponenter kan ekstra håndtering øke risikoen for:

• Overflatebeskadigelse
• Kollisjon eller støt
• Posisjonsfeil
• Ekstra manuell håndtering

Å redusere unødvendige overføringer kan forenkle materialeflyten.

2.2 Ny forurensning

Avfasing genererer i seg selv spåner, burrfragmenter og fine metallpartikler.

Hvis disse restene ikke fjernes effektivt før neste prosess, kan de øke forurensningsbelastningen som kommer inn i renseprosessen.

Med en integrert maskin kan arbeidsstykket gå direkte inn i renseprosessen umiddelbart etter avfasing.

2.3 Ekstra gulvareal og investering

To uavhengige maskiner krever separate plasser og krever vanligvis ekstra overføringsutstyr, bufferlager og operatordeltakelse.

Et integrert system kan konsolidere disse funksjonene til én enkelt produksjonscelle, avhengig av den nødvendige prosesskonfigurasjonen.

3. Tre vanlige avfasingsmetoder

Ulike komponentgeometrier krever ulike avfasingsmetoder.

Børstefelling

En robot bærer en børste for å behandle enkelte hullåpninger, kanter og andre angitte områder.

Børstekantbehandling gir stor fleksibilitet og er spesielt egnet for:

• Komplekse overflater
• Uregelrette hullåpninger
• Flere komponentvarianter
• Stort antall kantbehandlingssteder

Robotbasert børstekantbehandling lar verktøybanen programmeres i henhold til komponentens geometri.

Verktøybasert avfelling

Spesialiserte skjæreverktøy kan brukes til å avkante eller skrape regulære hullåpninger.

I forhold til børstekantbehandling kan verktøybasert behandling gi høyere konsekvens og effektivitet når:

• Hullgeometrien er stabil
• Produksjonsvolumet er stort
• Kantbehandlingsstedene er tydelig definert

Våt avburving

Våt avfelling utføres i et miljø med skjærevæske eller rensevæske.

Væsken gir smøring og kjøling under børstebearbeiding og kan hjelpe til å redusere risikoen for overflateforfarging forårsaket av friksjon og varme.

Den kan også bidra til å forlenge børstens levetid.

I faktiske produksjonssystemer trenger ikke disse metodene nødvendigvis å brukes uavhengig av hverandre. Avfelling med børster og verktøybasert avfelling kan kombineres basert på komponentens geometri og egenskapene til kanten.

4. Eksempel: Robotstyrt avfelling av en seks-sylindret dieselmotorblokk

Et representativt system for avfelling av en seks-sylindret dieselmotorblokk bruker to roboter utstyrt med børster for å utføre fleksibel avfelling på angitte flater og hull.

En utskiftbar elektrisk spindel tillater bruk av flere børsteoppsett med samme spindel.

Systemet bruker også våt avburving for å redusere risikoen for svartfarging av overflaten og bidra til å forlenge børstens levetid.

Nøkkelparametere

• Syklus tid: 210 sekunder/stk
• Laste/losse: Automatisk rullekonveyor
• Metode for avfjerning av skarpe kanter: To robotiserte børstesystemer
• Verktøyssystem: Utbyttbar børstekonfigurasjon med elektrisk spindel
• Prosess: Våt avburving
• Avburtingsdekning: Øverste overflate, nederste overflate, front- og bakre endeflater, oljepumpe-siden, oljegangåpninger, kamakselboringer, krumakselboringer og sylinderboringsåpninger

Denne konfigurasjonen viser hvorfor robotbasert avfasing er spesielt nyttig for motorblokker med et stort antall bearbeidingsfunksjoner.

5. Integrert avfasing og rengjøring

En typisk integrert produksjonssekvens er:

Laste inn → Avfase → Generell rengjøring → Målrettet høytrykksrengjøring → Skylling → Luftblåsing → Vakuumtørking → Laste ut

Rekkefølgen er viktig.

Avfasing må utføres før endelig rengjøring.

Avfasing genererer flassfragmenter og bearbeidingspartikler. Hvis komponenten ble rengjort først og deretter avfasad, kunne de nylig genererte partiklene bli igjen på overflater som allerede var blitt rengjort.

Dette ville skape en ny forurensningscyklus og krevde muligens en ny rengjøringsoperasjon.

Den viktigste fordelen med integrering er derfor ikke bare å spare én maskin.

Det er evnen til å etablere en kontinuerlig prosess:

Avfjerning av skarpe kanter → Umiddelbar rengjøring → Tørking

slik at partikler som dannes under avfjerning av skarpe kanter fjernes før komponenten forlater produksjonscellen.

6. Eksempel: Rengjørings- og avfjerningsmaskin for motorblokk i personbil

Et representativt system for motorblokk i personbil kombinerer robotbasert rengjøring med både børste- og verktøybasert avfjerning av skarpe kanter.

Rengjøringsprosessen inkluderer:

• Turbulent helrense
• Målrettet rengjøring
• 32 MPa høytrykksrengjøring
• Trykkblokk-rengjøring
• Skylling
• Tørking

Utstyret integrerer også robotbasert børste- og verktøyavfjerning av skarpe kanter.

Nøkkelparametere

• Utstyrs størrelse: Ca. 10 × 7 × 4,5 m
• Innstilbar syklusområde: 20 sekunder–20 minutter
• Renhet: ≤1–5 mg
• Hovedoljekanalens partikkelstørrelse: ≤600 μm
• Tørring: Ingen synlige vannflekker
• Kjøling: Arbeidsstykkets temperatur ≤ omgivelsestemperatur ±3 °C ved lossling

Den brede innstillbar syklusvarighet fra 20 sekunder til 20 minutter er spesielt relevant for fleksibel produksjon.

En enkelt maskinkonfigurasjon kan håndtere ulike produksjonsmodeller, fra lavvolumproduksjon med mange varianter til høyvolumproduksjon av én enkelt komponent, forutsatt at utstyrskonfigurasjonen og produksjonskravene er kompatible.

7. Hvor brukes integrerte avfinner- og rengjøringsmaskiner?

Komponenter med komplekse hullmønstre

Motorkarosserier, sylindertopper, ventilkarosserier og lignende komponenter kan inneholde dusinvis eller til og med hundrevis av bearbeidingsfunksjoner.

Manuell avfinning blir stadig mer utfordrende når antallet hull og kanter øker.

Robotiske systemer kan gi programmerbar og gjentakbar behandling.

Komponenter som krever høy renlighet

Burrfragmenter er i seg selv en kilde til forurensning.

Å integrere rengjøring umiddelbart etter burrfjerning reduserer tiden der nylig genererte partikler forblir på komponenten.

Flervariant produksjon

Programmerbare roboter kombinert med utskiftbare børster og verktøy kan støtte flere komponentvarianter.

Dette er spesielt nyttig der flere varenr. deler samme produksjonslinje.

Presisjonsbearbeidede komponenter

Å redusere mellomhandtering kan hjelpe til å redusere risikoen for kollisjon eller skraper i etterkant av bearbeiding.

Den nøyaktige fordelen avhenger av komponentens geometri og oppsettet av produksjonscellen.

8. Hvordan velge mellom børste- og verktøyburrfjerning?

Det finnes ingen enkelt burrfjerningsmetode som egner seg for hver enkelt komponent.

Børstefelling er vanligvis mer fleksibel og egner seg for komplekse overflater, uregelmessige åpninger og produksjon som involverer flere varianter.

Verktøybasert avfelling kan gi høy konsekvens og effektivitet når hullgeometrien er regulær og produksjonsforholdene er stabile.

For noen anvendelser kan de to metodene kombineres.

En elektrisk spindel med utskiftbare børster og verktøy lar systemet bytte mellom ulike avfugingsoperasjoner i henhold til den programmerte prosessen.

Den passende konfigurasjonen skal bestemmes ut fra:

• Burrligging
• Burrstørrelse
• Hullgeometri
• Komponentmateriale
• Overflatekrav
• Produksjonsvolum
• Antall komponentvarianter
• Krevet syklustid

Ofte stilte spørsmål

Kan avfasing og rengjøring virkelig fullføres i én maskin?

Ja, det er det.

Et integrert avfasings- og rengjøringsystem kan kombinere avfasing, rengjøring, målrettet høytrykksrengjøring, skylling, tørking og andre nødvendige prosesser innenfor én produksjonscelle.

Den nøyaktige prosessrekkefølgen avhenger av komponenten og renhetskravene.

Hva er fordelene med våt avfasing?

Våt avfasing bruker skjærevæske eller rengjøringsvæske under avfasingsoperasjonen.

De viktigste fordelene er redusert overflatetonepåvirkning knyttet til friksjon samt smøring og kjøling, noe som også kan bidra til å forlenge børstens levetid.

Den spesifikke væsken og prosessbetingelsene bør velges ut fra komponentmaterialet og produksjonskravene.

Skal børsteavfasing eller verktøybasert avfasing brukes?

Børsteavfasing gir større fleksibilitet og er egnet for komplekse overflater og uregelmessige hull.

Verktøybasert avfasing gir vanligvis høyere konsekvens og effektivitet for regulære hullgeometrier og stabil produksjon i store volumer.

Noen produksjonssystemer kombinerer begge metodene og bytter automatisk mellom verktøy i henhold til den programmerte prosessen.

Kan prosessrekkefølgen snus?

For en integrert avfasings- og rengjøringsprosess bør avfasing normalt utføres før den endelige rengjøringen.

Avfasing genererer partikler. Hvis avfasing utføres etter endelig rengjøring, kan disse partiklene forurene den rengjorte komponenten og potensielt kreve et ekstra rengjøringssteg.

Hvor bred kan syklustidsintervallet være?

Det oppnåelige intervallet avhenger av utstyrskonfigurasjonen og prosesskravene.

Et representativt rengjørings- og avfasingssystem for passasjerbilmotorblokker har et justerbart syklustidsintervall på 20 sekunder til 20 minutter .

Et så bredt intervall kan støtte ulike produksjonskrav, spesielt fleksible linjer som håndterer flere komponentvarianter.

Konklusjon

Avfasing og rengjøring trenger ikke nødvendigvis å behandles som to fullstendig atskilte produksjonsprosesser.

For motorblokker, sylindriske hodene, ventilkroppene og andre komplekse maskinerte komponenter kan integrering av robotisert avfasing + industriell rengjøring redusere mellomhandtering, fjerne nylig genererte partikler umiddelbart og konsolidere flere prosesser til én produksjonscelle.

Børstebasert avfasing, verktøybasert avfasing og våtavfasing kan også kombineres basert på komponentgeometri, burregenskaper, materiale, produksjonsvolum og renhetskrav.

For applikasjoner som krever både burrfjerning og høy renhet gir en integrert avfasings- og rengjøringsmaskin en løsning for å koble disse to prosessene sammen til en kontinuerlig produksjonsarbeidsflyt.